共价键的断裂是生命系统内众多化学和生物过程中的核心步骤。以可控的方式选择性地断裂特定的共价键，可以实现分子结构的精准编辑与位点活性的精准调控。高选择性且高效率的共价键断裂反应也被称为剪切反应（clip reaction），已被广泛应用于功能材料构筑、药物可控释放等领域。当与剪切反应与点击反应相结合时，所得到的“点击-剪切”（click‑clip）反应对可以实现不同分子基元间高效且稳健的连接与解连接，为分子基元的精准合成提供了有效的手段。清华大学张希教授团队的徐江飞副研究员等人建立了基于硫亚胺（sulfilimine）的“点击‑剪切（click‑clip）”反应。该反应由氧化点击-光还原剪切两条相互独立的反应路径，实现了吩噻嗪与胺两个结构基元的高效成键/断键。

在此基础上，北京师范大学曹玮团队和清华大学张希/徐江飞团队合作，将该体系由组织穿透性不足的紫外光还原剪切拓展到高组织穿透性-电离辐射（γ-射线）诱导的剪切反应，并进一步在临床相关的放疗剂量下实现了活性药物的可控激活。

此研究报道了一种新的电离辐射诱导的剪切反应：硫亚胺分子在水相与活细胞环境中可被γ-射线高效、选择性裂解为对应的吩噻嗪和胺分子。该反应的辐射化学产额达到270.9 nM/Gy，是目前辐射直接诱导化学键断裂体系中的最高水平。进一步的机制研究表明，该体系的高效性来源于对水辐解两类主要活性物种的共同利用：水合电子首先快速还原硫亚胺键，使其断裂生成吩噻嗪自由基阳离子和胺；随后，羟基自由基通过Br⁻参与的耦合过程促进自由基阳离子进一步转化为稳定的吩噻嗪。该反应还具有较宽的底物适用范围，并在多种生物相关分子存在下保持较高效率，表现出良好的生物正交性。

图1 辐射诱导的硫亚胺剪切反应

进一步地，研究人员利用硫亚胺键掩蔽强效抗肿瘤药物单甲基澳瑞他汀E（MMAE）的活性氨基位点，使其细胞毒性降低约800倍；而仅需1 Gy γ射线照射，即可切断硫亚胺键、释放MMAE并恢复其抗肿瘤活性。在荷瘤小鼠中，掩蔽后的MMAE联合局部γ射线照射能够实现肿瘤组织内药物释放，肿瘤生长抑制率达到90%，同时表现出良好的生物安全性。

图2辐射诱导的硫亚胺剪切反应用于细胞和内的抗肿瘤药物活化释放

该研究建立了一种高效的辐射诱导硫亚胺剪切反应，将电离辐射产生的水辐解活性物种转化为驱动选择性共价键断裂的化学工具，为突破传统光触发剪切反应的组织穿透限制，以及发展辐射触发的活体功能分子调控和放疗协同精准化疗提供了新的思路。该研究成果近期发表于Journal of the American Chemical Society期刊，题目为“Radiation-Induced Clip Reaction of Sulfilimine in Living Cells”（https://pubs.acs.org/jacsat/article/148/31/34013/5240368/Radiation-Induced-Clip-Reaction-of-Sulfilimine-in）。通讯作者为清华大学徐江飞副研究员和北京师范大学化学学院曹玮教授，工作还得到了清华大学张希教授的悉心指导。